物理學家們早已確認，當光源趨近於觀察者運動時，觀察者接收到的光波長要向可見光的紫端移動；當光源遠離觀察者運動時，觀察者接收到的光波長要向可見光的紅端移動。這就是光的“紫移”和“紅移”現象，即光學多普勒效應。天空中還有一類雙星，雖然通過望遠鏡也不能觀察到它們有伴星，但是在它們的光譜中發現了多普勒效應引起的光譜線“分裂”，從而可以推斷它們是雙星。用這種方法確認的雙星叫“分光雙星”。天空中兩顆著名的亮星角宿一（室女座α）和五車二（禦夫座α）都是分光雙星。
還有一類雙星係統，是當代天文學家們特別感興趣的研究對象，這就是由一顆紅巨星和一顆白矮星組成的雙星、由一顆紅巨星和一顆中子星組成的雙星以及由一顆藍巨星和一個黑洞組成的雙星。這一類係統常常是新星爆發、超新星爆發、X射線爆發等引人注目的“動態”宇宙現象的發生地。例如，紅巨星上的物質衝向白矮星時，可能會重新點燃氫“燃燒”的核聚變，從而發生新星爆發；紅巨星上的物質衝向中子星時，可能點燃規模更大的氦、碳或氧的“燃燒”，這會使這一雙星成為“爆發星”；至於藍巨星與黑洞之間的物質交流，乃是黑洞附近輻射出強X射線的直接原因。看來，在天上的“多情伴侶”之間，除了“和睦相處”之外，在它們當中有些還會頻頻出現“暴力”現象呢！
不速之客哈雷彗星
在中國古代著名的典籍《春秋》一書中有這樣一條記載：“魯文公十四年秋七月，有星孛入於北鬥。”魯文公十四年即公元前613年，孛（讀bei）這個字在古文中專指彗星。從這一記載中我們了解到，公元前613年秋天，有彗星出現在北鬥星附近。據現代科學家推算，這裏記錄的就是那顆有名的哈雷彗星在古代的一次回歸。
無論是在古代的中國還是外國，天空中一旦出現彗星，都被許多人認為是不祥之兆。一直到20世紀初哈雷彗星在1911年那次回歸時，在歐洲還引起了很大的恐慌，有人甚至忙著寫下遺囑，將財產捐給教會。因為當時已有人計算出彗尾要掃過地球，預言地球可能要麵臨“滅頂之災”了。可事實說明，後來並沒有什麼災難發生。出現恐慌的一個重要原因是當時的天文學家對彗星還沒有足夠的了解和認識。彗星這個天上的不速之客到底是怎麼回事呢？
人類對彗星的認識，走過了既漫長又曲折的道路。在中國長沙馬王堆漢墓的出土文物中，曾發現了2000多年前繪製的慧星分類圖。其中有20多種不同形態的彗星，並注有彗星、天箭、白灌、赤灌、蒲彗、竹彗、蒿彗等不同的名稱。從種類之繁多、形態之豐富的程度來看，無疑是積累了數百年甚至數千年觀測資料的結果。這幅普星圖是世界天文史上獨一無二的珍貴資料。
在人類近代史上對慧星研究做出決定性貢獻的是英國天文學家哈雷（1656～1742年）。在哈雷之前，人類對有些彗星是沿一定的具有周期性的軌道運行的這一事實一無所知。哈雷是著名科學家牛頓的朋友和同事，他在1682年觀測到了這顆彗星之後，研究了在此之前300多年間出現的24顆彗星的觀測記錄，發現在1531年、1607年和1682年三次出現的彗星，都是間隔約75年。於是他著手查閱更早的彗星記錄，結果令他十分驚喜：每隔約75年都會有一顆彗星光臨地球附近！他開始使用牛頓方法計算這顆彗星的軌道，結果證明它也是在橢圓軌道上繞日運行的天體。每當彗星運行到近日點時，人類就會看到它。哈雷接著提出了他的預言，彗星將在1758年回歸。到了1758年12月的聖誕節之夜，彗星果然如期回歸了，可惜這時哈雷早已辭世。哈雷的研究使人類對彗星的認識深化了一大步，人們就把這顆每75年左右回歸一次的彗星命名為“哈雷慧星”。
由於中國古代文獻中關於彗星的記載是全世界最豐富的，在確認了哈雷彗星的75年周期之後，中國和外國的科學家們急切地開始重新查閱中國古代的彗星記錄。盡管除了哈雷彗星之外，在曆史上還會有很多其他彗星被發現並被記錄下來，但有了75年這個周期就好辦了，人們可以用每次“上溯”75年的辦法辨別某次彗星記錄是不是關於哈雷彗星的。經過審慎的研究，中外科學家們驚奇地發現，中國古代關於哈雷彗星的記錄，較早的一次是上述的魯文公十四年，而從秦始皇七年（公元前239年）開始，一直到清朝宣統二年（公元1911年），哈雷彗星的每次回歸在中國都被記錄下來，一次也不缺少。這期間哈雷彗星共回歸了29次，時間跨度達2250年。這真是了不起的天文觀測成就！
有趣的是，對彗星的研究還產生了具有重大意義的“副產品”。中國古代東周以前的那段曆史，目前還有不少沒有考證清楚的地方，甚至還有一個“斷代”，即確定年代的問題。如“武王伐紂”這一商末周初的重大曆史事件，究竟發生在哪一年，一直是眾說紛壇。我國現代天文學家張鈺哲根據史書《淮南子·兵略訓》上說的“武王伐紂……有彗星出”及哈雷彗星的75年回歸周期，提出了“武王伐紂”應發生在公元前1057年的看法，同時也把中國和世界最早的哈雷彗星回歸記錄提前了近400年。他的這一看法有很有據，得到了曆史學家們的重視。
事實上，哈雷彗星是屬於短回歸周期的彗星。在天文學家已確切知道其軌道周期的600顆左右的彗星中，隻有20％是短周期彗星，其餘都是長周期的。在長周期彗星中，最短的周期也在200年以上，而它們的平均回歸周期估計達1000萬年以上，最長的有3000萬年！相比之下，周期最短的是恩克彗星，它是1786年首次被觀測到的，每隔33年就回歸一次。更仔細的研究發現，短周期彗星也曾是長周期彗星，後來它們運行到某個行星附近時，由於受到行星萬有引力的影響，其軌道發生了變化，而“蛻變”成了短周期彗星。
彗星的樣子，在人們的印象中總是有一個圓圓的頭，後麵拖著一條又長又大的尾巴。因此，在中國民間又有“掃帚星”之稱。實際上，彗星在運行到遠離太陽位置的時候，原本是沒有尾巴的，隻是在飛到近地點附近時，由於受到太陽輻射出來的“太陽風”壓力的影響，才產生了形形色色的“彗尾”。因此，彗尾總是指向遠離太陽的那一方。
通過對彗星光譜的研究可以確定它們的化學成分。現已知道彗星上有一氧化碳、二氧化碳、氫、氮、氨、甲烷以及水、鉀、鈉、鈣、鐵、銅、鎳、有機分子等。由於遠離太陽時它們的溫度很低，是凍結在一起的團塊，因而彗星又稱“空間雪球”。
彗星是從哪兒來的呢？這如同太陽係起源、地球起源問題一樣，對今天的人類來說仍然是個謎。一個有名的假說是關於“奧爾特雲”理論的。荷蘭天文學家奧爾特在1950年提出，在冥王星軌道之外很遠的地方的太陽係邊緣地帶，有一個由大量彗星聚集而成的“奧爾特雲”，但其中的彗星大多數卻從來沒有在可接近太陽的軌道上運行過。隻是因為偶然的原因，在有些“路過”的星體的引力作用下，才把少數彗星推到了可能接近太陽的軌道上。而有可能接近太陽的彗星還會因逐漸汽化等原因在太空中永遠消失，比如哈雷彗星每次接近太陽都要損失20億噸以上的質量。按照這個理論，“奧爾特雲”這個“彗星倉庫”中至少應該有1000億顆以上的彗星。
當蘇梅克一利維9號彗星（SL9）在它的軌道上和木星相撞時，地球人類真可謂“大飽眼福”了。這次撞擊所釋放出來的能量，相當於20億顆原子彈那樣多！麵對這一事件，人們也難免開始冷靜地考慮這樣的問題，會不會有一天有一顆彗星跟我們的地球“撞車”呢？如果那樣的話後果將怎樣？這對最關心自身安全的地球人來說，真是值得研究的一件大事。